基于物联网技术的实训室智能化管理系统的研究与设计

朱 群

（福建信息职业技术学院，福建 福州 350003）

1 物联网技术概述

物联网融合互联网信息传输功能、射频识别技术的感知与定位功能等，将各类数据信息进行转换与融通处理。伴随互联网技术的不断发展，物联网技术的服务范畴也从最开始的短距离逐渐转变为长距离，在后期传感器技术、纳米技术以及人工智能技术的不断研发，系统程序将为物联网系统的运行提供数据支撑，进而实现全球网络视域下的数据融通处理，为社会发展以及人们日常生活奠定坚实基础。

2 基于物联网技术的实训室智能化管理 系统需求分析

2.1 系统实现目标

基于物联网技术建设的实训室管理智能化系统，为实训室教学环境提供具有数据实时传输对接及分析功能的管理平台，辅助教职人员进行信息化管控，也是目前智慧校园发展的分支。在实训室人员及设备管理方面，按照物联网技术呈现的智能调控功能，替代了原有人工管理模式；在实训室监控方面，采取智能化的监控体系，对不同人员、不同设备进行实时监测；在智能化管理方面，综合教职人员以及教育管理系统等对不同的实训室设备或教育场景进行一体化调控，达到节能效果；在实训室安全方面，通过预警功能以及录像功能，对实训室场景进行全天候监管，及时查证故障问题产生点，保证实训室环境的可靠性。

2.2 系统功能需求

2.2.1 用户管理

登录实训室智能处理平台中的人员主要是确定其普通用户与管理用户，两者之间需要通过权限设定，操作实训室设备的操作范围。人员在登录实训室设备操作系统时，需输入编号信息以及密码，以获得实验操作权限。如果权限不符，则无法进行操作，这也是针对不同专业、不同人员权限调控的基础条件。

2.2.2 设备信息管理

现有专业复杂化的教学场景对基础实训室教学设备提出更高的使用要求，特别是在部分专业学科交互实训期间，实训室内各类设备将处于长时间、高负荷的运行模式，使得部分设备存在报废或故障等问题。设备信息管理则是针对实训室内部的计算机设备或实验设备等进行综合化数据采集与分析，及时将不同时间点、不同空间点的设备进行日志录入，分析设备的使用时限以及更换记录等，辅助工作人员进行日常运维以及调换处理。

2.2.3 实训室环境监测

互联网技术支撑下的实训室监测需求从不同角度测定环境信息、视频信息以及安全防护信息等，通过多维度数据管控及时调取监控数据，有助于技术人员以及安全管理人员了解实训室内的各类教育场景。例如，设备应用数据、视频监控数据、远程控制数据、安全防护数据等，均可通过物联网系统进行数据的实时检索及分析，提高实训室智能化处理效能。

2.3 系统性能需求

首先，在系统完整性方面。针对不同实验设备运行以及管理起到全过程支撑作用，整个系统可研发性以及可应用性可及时对各类数据信息进行归档处理。此外，应针对功能管控实现自适应拓展，在动态性实验教育期间进行针对性管理。

其次，在系统可靠性方面。针对实训室内部的各类物理组成条件，进行实时监管以及控制，例如，灯光、温度湿度、门禁以及设备投影等，确保系统在启动过程中具备的支撑条件符合实训室各类教学诉求。

最后，在系统兼容性方面。针对主流操控系统进行系统之间的数据拟合处理。基于物联网技术的智能化管理系统，也可采用虚拟框架搭载云端环境建设智慧型应用场景。但是对于基础物理服务器而言，必须兼容市面上常见的主流操作系统，才可支撑不同应用软件的操作。[1]

3 基于物联网技术的实训室智能化管理 系统设计研究

3.1 系统总体设计

在系统总体设计中，由于物联网技术形成的架构体系主要由应用层、网络层与感知层构成，在对实训室内部智能化管理系统进行数据操控时，需按照不同的终端对数据信息进行拟合处理。例如，移动客户端、实训室管理系统与数据库应在应用服务阶段对数据终端进行拟合处理；在网络数据传输阶段则是通过有线网络或校园局域网络、广域网络、Wi-Fi等，对数据信息进行精准化传输，确保实训式在教育场景中，通过不同的数据维度进行物联网视域下的信息融通处理。在感知层中，主要通过传感器网关与各类传感器，进行数据信息的感知处理，保证各类终端集成数据的服务状态符合宏观调控诉求，为后期物联网整体化的管控操作提供数据支撑。

3.2 实训室智能化管理系统硬件设计

图1为物联网技术支撑下的各类传感器硬件组成。其中，传感器模块通过各类终端对基础数据进行集成处理，整个过程的控制是利用不同传感器完成对实训室教育场景的信息整合处理。

图1 物联网技术支撑下的传感器硬件组成

网络摄像头可对实训室内部场景进行数据采集，通过声频与视频的同步录入，对监控画面进行维度调整，即在管理过程中，对摄像头进行调控，实现对实训室场景进行360°无死角扫描。同时，远程控制与访问限制功能，将伴随着人工智能技术的应用而实现可调节化、智能扫描化，例如，通过人像识别将监控画面定位到人员身上，进行精细化的扫描处理，极大提高监管效能。

3.3 实训室智能化管理系统软件设计

从系统需求角度看，功能多元化的设定及分析对基础服务功能提出诸多要求，为发挥数据库的基础整合功能，需从实训室智能管理模式为切入点进行调整处理。图2为数据库基础结构图。

图2 实训室管理系统数据库基础结构图

3.3.1 用户模式

其中，用户模块分为管理者与普通用户两部分，管理员与普通用户信息表如表1所示。

表1 管理员与普通用户信息表

图3为用户管理功能框架图。从功能判定形式看，系统多功能接入是符合实训室智能管理诉求的，待用户在系统中验证个人信息以后，则权限处于定向开放阶段，按照不同区段内的信息整合机制进行比对及分析，如果存在误操作问题，则立即进行阻隔，保证系统运行的智能化。

图3 用户管理功能框架图

3.3.2 设备管理模块

设备管理模块中的数据接入形式按照不同设施进行独立定位，如表2所示。

表2 设备信息表

实现流程如图4所示，通过采用应用射频识别技术，可对既有的读写范围进行定位处理，且在设备管理期间，按照不同电子标签进行前端与处理器、存储器的数据拟合，令主系统对当前区域下的各类数据信息进行测定与处理，极大地提高了信息整合效率。

图4 设备管理模块的实现

3.3.3 环境监测模块

表3为环境监测节点信息表，其中包含温湿度监测、光照监测两个方面，通过节点编号、温湿度与光照数值、采集时间与位置确定，为模块各项功能提供支撑。

表3 环境监测节点信息表

环境监测工作流程如图5所示，在网关、服务器、数据库、信息采集的共同作用下，组成闭环的操作逻辑，确保数据信息检索的精确性。

图5 环境监测流程

4 结束语

综上所述，基于物联网技术的实训室管理系统，利用网络互联、数据互通机制，建设多场景、多渠道整合数据传输体系，为管理人员提供更为详尽的数据服务。期待后期发展中，应加强研发物联网技术，对实训室智能管理系统进行定时更新处理，增强实际管理效能。■